RU2626526C1 - System of animal and human tissue bio-engineering models creation - Google Patents

System of animal and human tissue bio-engineering models creation Download PDF

Info

Publication number
RU2626526C1
RU2626526C1 RU2016115061A RU2016115061A RU2626526C1 RU 2626526 C1 RU2626526 C1 RU 2626526C1 RU 2016115061 A RU2016115061 A RU 2016115061A RU 2016115061 A RU2016115061 A RU 2016115061A RU 2626526 C1 RU2626526 C1 RU 2626526C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
animal
gas
oxygen
culture medium
tissues
Prior art date
Application number
RU2016115061A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Викторовна Соловьева
Андрей Александрович Пантелеев
Адольф Адольфович Вайнсон
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority to RU2016115061A priority Critical patent/RU2626526C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2626526C1 publication Critical patent/RU2626526C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/08Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing artificial tissue or for ex-vivo cultivation of tissue

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: system for creation of bio-engineering models of animal and human tissues is proposed. The system contains a set of gas cylinders with gas mixtures of nitrogen, oxygen and carbon dioxide of a predetermined composition. Each cylinder is connected to a communication system, a culture medium tank, a pump and a heated sealed chamber to accommodate tissue or cell membranes immobilized on the biodegradable carrier. At that, the oxygen content in each cylinder is 1-5%.
EFFECT: invention ensures the reproducibility of optimal conditions for independent formation of tissue structures by cells under the conditions of hypoxia.
2 cl, 1 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к медицинской биотехнологии, тканевой инженерии и медико-биологическим исследованиям и предназначено для создания многокомпонентных аналогов тканей млекопитающих, а также для изучения биоинженерных конструкций/органотипических культур, культивируемых в условиях физиологических (20-70 мм рт. ст.) и «гипоксических» значений парциального давления кислорода (ниже 20 мм рт. ст.), при которых возможно стимулирование клеточной пролиферации, ангиогенеза, синтеза гормонов, ростовых факторов, белков внеклеточного матрикса и многих других процессов, а также происходит формирование некоторых видов тканей, например, поверхностных слоев кожи.The invention relates to medical biotechnology, tissue engineering and biomedical research and is intended to create multicomponent analogues of mammalian tissue, as well as to study bioengineered structures / organotypic cultures cultivated in physiological (20-70 mm Hg) and “hypoxic” partial oxygen pressure values (below 20 mm Hg), at which it is possible to stimulate cell proliferation, angiogenesis, hormone synthesis, growth factors, extracellular matrix proteins and many other processes, as well as the formation of certain types of tissues, for example, the surface layers of the skin.

Уровень техникиState of the art

Современный уровень техники позволяет размножать клетки млекопитающих, культивировать органотипические культуры и создавать биоинженерные модели тканей животных и человека в условиях обновления питательной среды, а в некоторых случаях в условиях гипоксии. Способ культивирования, в основу которого положен проточный метод снабжения питательной средой культивируемых клеточных конструкций, обеспечивающий постоянное поступление питательной среды и удаление продуктов клеточного метаболизма, описан в патентах (RU 2340662, US 6911201). Однако эти системы предусматривают наращивание суспензионных клеточных культур, а не культивирование прикрепляемых на биополимерных носителях клеток, а также не позволяют культивировать биоинженерные клеточные конструкции и органотипические культуры при физиологических и «гипоксических» значениях парциального давления кислорода.The current state of the art makes it possible to propagate mammalian cells, cultivate organotypic cultures and create bioengineered models of animal and human tissues under conditions of renewal of the nutrient medium, and in some cases under conditions of hypoxia. The cultivation method, which is based on the flow-through method of supplying the culture medium of cultured cell structures with a nutrient medium, which ensures a constant supply of the nutrient medium and removal of cell metabolism products, is described in the patents (RU 2340662, US 6911201). However, these systems provide for the growth of suspension cell cultures, rather than the cultivation of cells attached to biopolymer carriers, and also do not allow the cultivation of bioengineered cell structures and organotypic cultures at physiological and “hypoxic” oxygen partial pressure values.

Использование «гипоксического» газового состава представляет еще один подход для получения клеточного материала. Такой способ используется для стимуляции пролиферативной активности и поддержания в недифференцированном состоянии мультипотентных стромальных клеток. В патентах (РФ 2331670, РФ 2351649, РФ 2418066, РФ 2418066, РФ 2484133, РФ 2525143) описаны способы использования гипоксических условий культивирования для наращивания мультипотентных стромальных клеток различного происхождения в максимально короткие сроки. В описанных системах не предусматривается использование различных газовых составов, а также не используется проточный метод снабжения питательной средой культивируемых клеточных конструкций и удаления продуктов клеточного метаболизма.The use of a “hypoxic” gas composition is another approach for obtaining cellular material. This method is used to stimulate proliferative activity and maintain multipotent stromal cells in an undifferentiated state. The patents (RF 2331670, RF 2351649, RF 2418066, RF 2418066, RF 2484133, RF 2525143) describe methods of using hypoxic culturing conditions for building multipotent stromal cells of various origin in the shortest possible time. The described systems do not provide for the use of various gas compositions, and also do not use the flow-through method of supplying the cultured cell structures with nutrient medium and removing the products of cellular metabolism.

В ряде патентов представлены системы, позволяющие моделировать патологические процессы, происходящие в организме человека. В патенте US 8257947 описана система, позволяющая моделировать ишемическое повреждение в нейронах. В патенте US 8912006 предложен способ культивирования фибробластов в гипоксических условиях для стимуляции синтеза белков внеклеточного матрикса. В этих системах технически не предусмотрено удаление продуктов клеточного метаболизма в процессе культивирования.In a number of patents, systems are presented that make it possible to model pathological processes occurring in the human body. US 8257947 describes a system for simulating ischemic damage in neurons. US 8912006 proposes a method for culturing fibroblasts under hypoxic conditions to stimulate the synthesis of extracellular matrix proteins. These systems do not technically provide for the removal of cell metabolism products during cultivation.

В качестве прототипа выбрана система культивирования биоинженерных конструкций, представленная в патенте (РФ 2525139 от 10.08.2014), состоящая из герметично закрываемой камеры с внутренней емкостью для децеллюляризации и рецеллюляризации биологических тканей, к которой через систему штуцеров подключены оксигенатор и емкости с необходимыми растворами и питательными средами. Система снабжена предохранительными и электромагнитными клапанами, логистическим контроллером, перистальтическим насосом, редуктором регулятором, соединительными элементами в виде штуцеров, системой дренажа отработанной среды, коммуникационной системой, шейкером и нагревательным элементом, выполненным в виде водяной бани.The system of cultivation of bioengineered structures presented in the patent (RF 2525139 dated 08/10/2014), consisting of a hermetically sealed chamber with an internal capacity for decellularization and recellularization of biological tissues, to which an oxygenator and containers with the necessary solutions and nutrients are connected, is selected as a prototype environments. The system is equipped with safety and electromagnetic valves, a logistic controller, a peristaltic pump, a regulator reducer, connecting elements in the form of fittings, a drainage system for the exhaust medium, a communication system, a shaker and a heating element made in the form of a water bath.

Система предназначена для создания тканеинженерного органа, поэтому в ней используется камера большого объема, позволяющая вмещать целые органы человека, что требует большого объема газа для ее заполнения, не содержит средств для подготовки определенного газового состава в камере и питательной среде, что является необходимым условием при культивировании клеток млекопитающих in vitro, а также не предусматривает использование различных газовых составов, позволяющих стимулировать те или иные физиологические процессы в биоинженерных конструкциях, не позволяет выращивать клетки и создавать биоинженерные модели тканей животных и человека в условиях, приближенных к тем, в которых они развивались естественно.The system is designed to create a tissue-engineering organ, therefore, it uses a large-volume chamber that allows you to hold entire human organs, which requires a large volume of gas to fill it, does not contain means for preparing a certain gas composition in the chamber and the nutrient medium, which is a necessary condition for cultivation mammalian cells in vitro, and also does not provide for the use of various gas compositions to stimulate certain physiological processes in bioengineering In particular, it does not allow the cultivation of cells and the creation of bioengineered models of animal and human tissues in conditions close to those in which they developed naturally.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Техническим результатом заявленного изобретения является расширение технологических возможностей системы, а именно, диапазона изучаемых и культивируемых биологических материалов - органотипических и клеточных культур, биоинженерных моделей тканей животных и человека, в условиях, приближенных к тем, в которых они развивались естественно.The technical result of the claimed invention is to expand the technological capabilities of the system, namely, the range of studied and cultivated biological materials - organotypic and cell cultures, bioengineered models of animal and human tissues, in conditions close to those in which they developed naturally.

Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что система создания биологических тканей содержит герметичную камеру для размещения биологических тканей, соединенную с системой дренажа отработанной среды, запорно-регулирующую аппаратуру, соединительные элементы, перистальтический насос, емкость для культуральной среды, средство для нагрева камеры, коммуникационную систему, средство для хранения и подачи газа, при этом средство для хранения газа представляет собой набор газовых баллонов с газовыми смесями азота, кислорода и двуокиси углерода заранее заданного состава, соединенных отдельными соединительными магистралями с редукторами, и коммуникационной системой, с измерителем скорости потока газа, емкостью для культуральной среды, насосом и, по крайней мере, с одной герметичной камерой для размещения биологических тканей.The technical result of the claimed invention is achieved by the fact that the biological tissue creation system comprises a sealed chamber for accommodating biological tissues, connected to a drainage system of the spent medium, shut-off and control equipment, connecting elements, a peristaltic pump, a container for the culture medium, a means for heating the chamber, a communication system , means for storing and supplying gas, while the means for storing gas is a set of gas cylinders with gas mixtures of nitrogen, acid Orod and carbon dioxide predetermined composition connected by separate connecting arteries with reduction gears, and a communication system with a gas flow rate meter, a container for culture medium pump and at least one sealed chamber for placing biological tissue.

При этом в качестве биологических тканей используют органотипические и клеточные культуры, биоинженерные модели тканей человека и животных,At the same time, organotypic and cell cultures, bioengineered models of human and animal tissues are used as biological tissues.

между измерителем скорости потока газа и емкостью для культуральной среды установлен фильтр.a filter is installed between the gas flow rate meter and the culture medium container.

Совокупность приведенных выше существенных признаков приводит к тому, что предлагаемая система позволяет выращивать клетки и создавать биоинженерные модели тканей животных и человека в условиях, приближенных к тем, в которых они развивались естественно.The combination of the above essential features leads to the fact that the proposed system allows you to grow cells and create bioengineered models of animal and human tissues in conditions close to those in which they developed naturally.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежом.The features and essence of the claimed invention are explained in the following detailed description, illustrated by the drawing.

На фигуре представлено схематическое устройство заявленной системы, где обозначено следующее:The figure shows a schematic structure of the claimed system, where the following is indicated:

1 - баллоны с газовыми смесями;1 - cylinders with gas mixtures;

2 - редукторы;2 - gearboxes;

3 - магистрали;3 - highways;

4 - коммуникационная система;4 - communication system;

5 - магистрали;5 - highways;

6 - измеритель скорости потока газа;6 - gas flow meter;

7 - фильтр;7 - filter;

8 - сосуд для питательной среды;8 - a vessel for a nutrient medium;

9 - перистальтический насос;9 - peristaltic pump;

10 - герметично закрывающиеся камеры;10 - hermetically sealed chambers;

11 -находящиеся в камерах клеточные/тканевые образцы;11 - cell / tissue samples in cells;

12 - средство нагрева камеры;12 - means for heating the chamber;

13 - система дренажа отработанной среды;13 - drainage system of the waste medium;

14 - соединительные элементы;14 - connecting elements;

15 – клапаны.15 - valves.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Система создания биологических тканей состоит из баллонов с газовыми смесями 1 с редукторами 2, снижающими давление газовой смеси на выходе из баллонов со стандартных значений, например, 150 атм (в начале использования баллона) до ≈0.2 атм. В качестве примера на фигуре показаны три баллона с различными составами углерода, азота и кислорода. Количество баллонов и состав газовых сред зависит от конкретных образцов биологических материалов. Баллоны 1 магистралями 3 в виде медных трубок соединены с коммуникационной системой 4 с регулирующими клапанами 15. Далее газовая смесь нужного состава по магистралям 5 через измеритель скорости потока (ротаметер) 6 и фильтр 7 поступает в сосуд для питательной среды 8. Магистрали 5 должны быть выполнены из стерильного материала, непроницаемого для кислорода и азота, например, из тайгона. Далее питательная среда с помощью перистальтического насоса 9 через регулирующие клапаны 15 и соединительные элементы 14 подается в герметичные камеры 10, в которых омывает находящиеся там растущие дифференцирующиеся клетки/ткани 11. Количество камер 10 может быть различным в зависимости от решаемых задач. В камерах 10 средством нагрева 12, представленным в виде мини термостата, поддерживается температура 37,0±0,2°С. Камеры 10 магистралями 5 соединены с системой дренажа отработанной среды 13. Вход питательной среды в герметичные камеры 10 и выход отработанной среды из камер осуществляют через соединительные элементы 14 - переходники Люэра для соединения тайгоновых трубок с иглами, которые через штуцеры и уплотнители из вакуумной резины вставляются в камеры 10.The system for creating biological tissues consists of cylinders with gas mixtures 1 with reducers 2, which reduce the pressure of the gas mixture at the outlet of the cylinders from standard values, for example, 150 atm (at the beginning of the use of the cylinder) to ≈0.2 atm. As an example, the figure shows three cylinders with different compositions of carbon, nitrogen and oxygen. The number of cylinders and the composition of gaseous media depends on specific samples of biological materials. Cylinders 1 via lines 3 in the form of copper tubes are connected to a communication system 4 with control valves 15. Next, the gas mixture of the desired composition along lines 5 through a flow meter (rotameter) 6 and filter 7 enters the vessel for the nutrient medium 8. Line 5 must be made from a sterile material impervious to oxygen and nitrogen, for example, from taigon. Then, the nutrient medium is supplied through the control valves 15 and connecting elements 14 through the peristaltic pump 9 to the sealed chambers 10, in which the growing differentiating cells / tissues 11 are washed there. The number of chambers 10 can be different depending on the tasks being solved. In the chambers 10, the heating means 12, presented in the form of a mini thermostat, maintains a temperature of 37.0 ± 0.2 ° C. The chambers 10 are connected by lines 5 to the drainage system of the spent medium 13. The input of the nutrient medium into the sealed chambers 10 and the exit of the spent medium from the chambers is carried out through the connecting elements 14 - Luer adapters for connecting tigon tubes with needles, which are inserted into fittings and seals from vacuum rubber into cameras 10.

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

Сбор системы осуществляется по представленной схеме. Образцы биологических материалов 11 - срезы ткани (до 500 мкм в толщину) или клетки, выделенные предварительно из органов человека или животных, иммобилизуют на биодеградируемом носителе и помещают в камеры 10, которые герметично закрывают. На фигуре, в качестве примера, показано использование 3-х камер. Система позволяет использовать от одной до нескольких камер. Их количество определяется необходимостью культивирования биологических образцов в разных газовых составах.The collection of the system is carried out according to the presented scheme. Samples of biological materials 11 — tissue sections (up to 500 μm thick) or cells previously isolated from human or animal organs are immobilized on a biodegradable carrier and placed in chambers 10, which are hermetically sealed. The figure, as an example, shows the use of 3 cameras. The system allows you to use from one to several cameras. Their number is determined by the need to cultivate biological samples in different gas compositions.

Производят барботирование культуральной среды газом в сосуде 8 (при барботировании питательной среды в ней устанавливается требуемый уровень оксигенации, соответствующий физиологическим или гипоксическим условиям нахождения клеток) и заполнение камер 10 газовой смесью из одного из баллонов 1. С помощью ротаметра 6 устанавливают скорость подачи газовой смеси (мл/час) и рассчитывают время, необходимое для полной замены газового состава в питательной среде 8 и камерах 10 на газовый состав из баллона1. Установленный фильтр 7 с порами 0,22 мкм предотвращает попадание микроорганизмов в питательную среду и обеспечивает стерилизацию газового состава, поступающего в систему. Для предотвращения поступления атмосферного газового состава трубки/магистрали 5, обеспечивающие поступление питательной среды в камеры и удаление из них, сделаны из тайгона - материала, непроницаемого для газов. Тайгоновые магистрали соединяются с иглами через переходники Люэра, и через отверстия штуцеров через уплотнители из вакуумной резины вставляются в камеры 10 (стерилизация всех компонентов осуществляется либо автоклавированием, либо обработкой 70% этанолом). Вакуумные уплотнители обеспечивают полную герметизацию системы. Для заполнения камер 10 барботированной культуральной средой включают перистальтический насос 9 со встроенным регулятором потока жидкости, при помощи которого устанавливают скорость поступления среды в камеры 10 (устанавливается в соответствии с метаболизмом помещенного объекта -1,25±0,5 мл/ч). Камеры 10 с выращиваемым объектом 11 помещают в мини-термостат 12 и культивируют при температуре 37°С.The culture medium is bubbled with gas in a vessel 8 (when bubbling the nutrient medium, the required level of oxygenation is established in it, corresponding to the physiological or hypoxic conditions of the cells) and the chambers 10 are filled with a gas mixture from one of the cylinders 1. Using the rotameter 6, the gas mixture is supplied ( ml / h) and calculate the time required to completely replace the gas composition in the nutrient medium 8 and chambers 10 with the gas composition of the cylinder 1. An installed filter 7 with 0.22 μm pores prevents the entry of microorganisms into the nutrient medium and ensures the sterilization of the gas composition entering the system. To prevent the atmospheric gas composition of the tube / line 5, the supply of the nutrient medium to the chambers and removal from them are made of taigon - a material impermeable to gases. Tigon lines are connected to the needles through Luer adapters, and through the nozzle openings through vacuum rubber seals are inserted into chambers 10 (all components are sterilized either by autoclaving or by treatment with 70% ethanol). Vacuum seals provide complete sealing of the system. To fill the chambers 10 with a bubbling culture medium, a peristaltic pump 9 is included with a built-in regulator of fluid flow, with which the rate of flow of the medium into the chambers 10 is established (set in accordance with the metabolism of the placed object -1.25 ± 0.5 ml / h). Chambers 10 with the cultivated object 11 are placed in a mini-thermostat 12 and cultivated at a temperature of 37 ° C.

Стандартным способом получения in vitro большого объема клеточного материала из биопсийных образцов тканей человека или животных является размножение энзиматически выделенных клеток в обычных условиях использования стандартного культурального инкубатора (21% O2, 5% СO2, 74% N2 и влажности 90%). Культивирование в заявляемой системе стандартно проводится в тех же условиях. При этом в начале культивирования клеток они находятся в равновесном с воздухом напряжении кислорода (на высоте Москвы - 150 мм рт. ст.), которое по мере увеличения количества клеток снижается из-за более высокой скорости потребления клетками кислорода по сравнению со скоростью его диффузии к клеткам из находящегося над питательной средой воздуха. В тканях человека, за исключением хрящевой ткани, благодаря адекватному развитию системы кровоснабжения и способности сердца и сосудистой сети «поставлять» необходимое количество кислорода при различных режимах его потребления, парциальное давление кислорода строго поддерживается в диапазоне 20-60 мм рт. ст.The standard way to obtain in vitro a large volume of cellular material from biopsy samples of human or animal tissues is to multiply enzymatically isolated cells under normal conditions using a standard culture incubator (21% O 2 , 5% CO 2 , 74% N 2 and humidity 90%). Cultivation in the inventive system is standardly carried out in the same conditions. At the same time, at the beginning of cell cultivation, they are in oxygen tension in balance with air (at a height of Moscow - 150 mm Hg), which decreases as the number of cells increases due to a higher rate of oxygen consumption by cells compared to its diffusion rate to cells from the air above the nutrient medium. In human tissues, with the exception of cartilage, due to the adequate development of the blood supply system and the ability of the heart and vasculature to “deliver” the necessary amount of oxygen under various modes of its consumption, the partial pressure of oxygen is strictly maintained in the range of 20-60 mm Hg. Art.

Предлагаемая система позволяет выращивать клетки и создавать биоинженерные модели тканей животных и человека в условиях, приближенных к тем, в которых они развивались естественно. Ее сущностью является подача к клеткам/тканям постоянного потока питательной среды с парциальными давлениями кислорода и углекислого газа, соответствующими имеющимся в тканях организма. Учитывая, что развитие или регенерация тканей в организме в определенных условиях происходит в ответ на создание гипоксических условий, разработанная система позволяет проводить полное моделирование, и таких воздействий путем снижения содержания кислорода в подаваемой в систему газовой смеси. Смеси с различным, заранее заданным газовым составом, которые создают в питательной среде физиологическое или гипоксическое парциальное давление кислорода, легко готовятся на заводах, изготовляющих разные газы, и один баллон с давлением в 150 атм обеспечит нужный и точный газовый состав в окружающей выращиваемые ткани среде в течение многих лет.The proposed system allows you to grow cells and create bioengineered models of animal and human tissues in conditions close to those in which they developed naturally. Its essence is the supply to the cells / tissues of a constant flow of nutrient medium with partial pressures of oxygen and carbon dioxide, corresponding to those present in the tissues of the body. Given that the development or regeneration of tissues in the body under certain conditions occurs in response to the creation of hypoxic conditions, the developed system allows full modeling of such effects by reducing the oxygen content in the gas mixture supplied to the system. Mixtures with different, predetermined gas composition, which create physiological or hypoxic partial pressure of oxygen in the nutrient medium, are easily prepared at plants producing different gases, and one cylinder with a pressure of 150 atm will provide the desired and accurate gas composition in the environment surrounding the tissue grown in for many years.

Физиологические/гипоксические условия выращивания клеток, культивирования органотипических культур и создания биоинженерных моделей тканей животных и человека в условиях постоянного обновления питательной среды с поддержанием в ней физиологического и «гипоксического» газового состава позволяют увеличить скорость клеточной пролиферации и тем самым ускорить получение необходимого клеточного материала, также стимулировать процессы, необходимые для формирования различных тканевых структур (например, поверхностных слоев кожи), ангиогенез, синтеза гормонов, ростовых факторов, белков внеклеточного матрикса и многие другие.The physiological / hypoxic conditions of cell growth, cultivation of organotypic cultures and the creation of bioengineered animal and human tissue models under conditions of constant updating of the nutrient medium while maintaining a physiological and “hypoxic” gas composition in it allow increasing the rate of cell proliferation and thereby accelerate the production of the necessary cellular material, as well stimulate the processes necessary for the formation of various tissue structures (for example, the surface layers of the skin), angi coagulation, synthesis of hormones, growth factors, extracellular matrix proteins and many others.

Для обеспечения работы системы используются предварительно подготовленные и проверенные газовые составы, обеспечивающие необходимое газовое микроокружение; поддерживается постоянный химический состав среды при культивировании и создании биоинженерных конструкций; значительное уменьшение объема культуральной камеры, в которой размещается биоинженерная/органотипичная культура, обеспечивает экономное расходование как питательной среды, так и газового состава, позволяющего использовать один баллон в течение нескольких лет.To ensure the operation of the system, pre-prepared and tested gas compositions are used that provide the necessary gas microenvironment; the constant chemical composition of the medium is maintained during the cultivation and creation of bioengineered structures; a significant reduction in the volume of the culture chamber, which houses a bioengineering / organotypic culture, provides an economical expenditure of both the nutrient medium and the gas composition, which allows the use of one cylinder for several years.

Таким образом, заявленное изобретение позволяет проводить выращивание тканей человека в контролируемых условиях, создаваемых непрерывным поступлением питательной среды и оттоком продуктов тканевого метаболизма, причем в поступающей питательной среде на каждом этапе роста создается газовый состав (аналогично составу крови), соответствующий требуемому, т.е. физиологическому для наращивания массы образца или гипоксическому для индукции в нем определенной тканевой структуры, аналогично тому, как это обеспечивается в тканях человека, в том числе при индукции развития одних тканей из других, например, образования сосудистой сети, а на коже - эпидермиса.Thus, the claimed invention allows for the cultivation of human tissues under controlled conditions created by the continuous supply of nutrient medium and the outflow of tissue metabolism products, and in the incoming nutrient medium at each stage of growth a gas composition is created (similar to the blood composition), corresponding to the required, i.e. physiological to increase the mass of the sample or hypoxic to induce a certain tissue structure in it, similar to how it is provided in human tissues, including by inducing the development of some tissues from others, for example, the formation of the vasculature, and on the skin - the epidermis.

Claims (2)

1. Система создания биоинженерных моделей тканей животных и человека, содержащая набор газовых баллонов 1 с газовыми смесями азота, кислорода и двуокиси углерода заранее заданного состава с содержанием кислорода 1-5%, каждый из которых соединен через редуктор 2 соединительной магистралью 3 с коммуникационной системой 4, соединенной с измерителем скорости потока газа 6, емкостью для культуральной среды 8, насосом 9 и, по крайней мере, с одной нагреваемой герметичной камерой 10 для размещения иммобилизованных на биодеградируемом носителе срезов тканей или клеток 11, предварительно выделенных из органов человека или животных, соединенной с системой дренажа отработанной культуральной среды 13.1. A system for creating bioengineered models of animal and human tissues, containing a set of gas cylinders 1 with gas mixtures of nitrogen, oxygen and carbon dioxide of a predetermined composition with an oxygen content of 1-5%, each of which is connected through a reducer 2 by a connecting highway 3 to a communication system 4 connected to a gas flow meter 6, a container for the culture medium 8, a pump 9 and at least one heated sealed chamber 10 for placing slices immobilized on a biodegradable carrier tissues or cells 11 previously isolated from human or animal organs, connected to a drainage system of the spent culture medium 13. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что между измерителем скорости потока газа 6 и емкостью для культуральной среды 8 установлен фильтр 7 с размерами пор 0,22 мкм.2. The system according to claim 1, characterized in that a filter 7 with a pore size of 0.22 μm is installed between the gas flow rate meter 6 and the capacity for the culture medium 8.
RU2016115061A 2016-04-19 2016-04-19 System of animal and human tissue bio-engineering models creation RU2626526C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016115061A RU2626526C1 (en) 2016-04-19 2016-04-19 System of animal and human tissue bio-engineering models creation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016115061A RU2626526C1 (en) 2016-04-19 2016-04-19 System of animal and human tissue bio-engineering models creation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2626526C1 true RU2626526C1 (en) 2017-07-28

Family

ID=59632421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016115061A RU2626526C1 (en) 2016-04-19 2016-04-19 System of animal and human tissue bio-engineering models creation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2626526C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110699256A (en) * 2019-10-25 2020-01-17 广州中医药大学(广州中医药研究院) Gas replacement device for constructing cell or tissue pathological model and construction method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2055885C1 (en) * 1994-04-07 1996-03-10 Товарищество с ограниченной ответственностью "Тульский левша" Method for obtaining microaerophile conditions for cultivating campilobacters
US20020098586A1 (en) * 2000-03-02 2002-07-25 Takagi Industrial Co., Ltd. Method of and apparatus for cultivating a cell or tissue
RU2525139C1 (en) * 2013-08-15 2014-08-10 Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Кубанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО КубГМУ Минздрава России) Bioreactor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2055885C1 (en) * 1994-04-07 1996-03-10 Товарищество с ограниченной ответственностью "Тульский левша" Method for obtaining microaerophile conditions for cultivating campilobacters
US20020098586A1 (en) * 2000-03-02 2002-07-25 Takagi Industrial Co., Ltd. Method of and apparatus for cultivating a cell or tissue
RU2525139C1 (en) * 2013-08-15 2014-08-10 Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Кубанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО КубГМУ Минздрава России) Bioreactor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WOODRING E.W. and et al., Inexpensive low-oxygen incubators // Nature Protocols, vol.1, No.4, 2006, стр.2088-2090. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110699256A (en) * 2019-10-25 2020-01-17 广州中医药大学(广州中医药研究院) Gas replacement device for constructing cell or tissue pathological model and construction method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6696206B2 (en) Cell culture device using gas impermeable tube and cell culture method
CN105586249B (en) Circulating perfusion bioreactor device capable of realizing circulating perfusion of three-dimensional support
US20040132175A1 (en) Cell culture chamber and bioreactor for extracorporeal culture of animal cells
NO860991L (en) DEVICE FOR MOVING CELL CULTURES AND USING THEREOF.
JPS60210982A (en) Method and apparatus for culturing cell of human, animal andplant, and hybrid cell and microorganism
KR20210022162A (en) Continuously controlled hollow fiber bioreactor
CN104611225A (en) Bioreactor for constructing tissue engineering liver by using in-vitro circulatory perfusion
US10544387B2 (en) Bioreactors and uses thereof
EP3498822B1 (en) Method for producing three-dimensional structure of cells and system for producing three-dimensional structure
US7816138B2 (en) Bioreactor system and method for the production and collection of blood cells from engineered bone marrow tissue
CN102174397B (en) Bionic three-dimensional fluid shear stress cell culture device and shear stress loading method thereof
CN101402917B (en) Bioreactor for producing tissue engineering products
WO2016140213A1 (en) Cell culture method using hollow fiber module
Baba et al. Development of biomimetic system for scale up of cell spheroids-building blocks for cell transplantation
RU2626526C1 (en) System of animal and human tissue bio-engineering models creation
WO2017152343A1 (en) Recirculating perfusion bioreactor device that can realize three-dimensional scaffold recirculating perfusion
EP3138904A1 (en) Device and method for tissue culture comprising a hermetically sealed blood circulation
US20050015064A1 (en) Skin cell perfusion unit
KR102338639B1 (en) Microbioreactor module
Prenosil et al. Automated production of cultured epidermal autografts and sub‐confluent epidermal autografts in a computer controlled bioreactor
CN204939495U (en) A kind of high-throughput plant solid-liquid culture apparatus
CN105754856B (en) A kind of drawer type three-dimensional class blood vessel tissue culture organ chip and its construction method
CN211394493U (en) Tissue engineering product culture apparatus
JPH01120278A (en) Method for cultivating cell and apparatus therefor
CN105524824A (en) Photo-bioreactor